Discovery of a strong rotation of the X-ray polarization angle in the galactic burster GX 13+1 - INSU - Institut national des sciences de l'Univers
Article Dans Une Revue Astronomy and Astrophysics - A&A Année : 2024

Discovery of a strong rotation of the X-ray polarization angle in the galactic burster GX 13+1

Anna Bobrikova , Sofia V. Forsblom , Alessandro Di Marco , Fabio La Monaca , Juri Poutanen , Mason Ng , Swati Ravi , Vladislav Loktev , Jari J. E. Kajava , Francesco Ursini , Alexandra Veledina , Daniele Rogantini , Tuomo Salmi , Stefano Bianchi , Fiamma Capitanio , Chris Done , Sergio Fabiani , Andrea Gnarini , Jeremy Heyl , Philip Kaaret , Giorgio Matt , Fabio Muleri , Anagha P. Nitindala , John Rankin , Martin C. Weisskopf , Iván Agudo , Lucio A. Antonelli , Matteo Bachetti , Luca Baldini , Wayne H. Baumgartner , Ronaldo Bellazzini , Stephen D. Bongiorno , Raffaella Bonino , Alessandro Brez , Niccolò Bucciantini , Simone Castellano , Elisabetta Cavazzuti , Chien-Ting Chen , Stefano Ciprini , Enrico Costa , Alessandra de Rosa , Ettore del Monte , Laura Di Gesu , Niccolò Di Lalla , Immacolata Donnarumma , Victor Doroshenko , Michal Dovčiak , Steven R. Ehlert , Teruaki Enoto , Yuri Evangelista , Riccardo Ferrazzoli , Javier A. García , Shuichi Gunji , Kiyoshi Hayashida , Wataru Iwakiri , Svetlana G. Jorstad , Vladimir Karas , Fabian Kislat , Takao Kitaguchi , Jeffery J. Kolodziejczak , Henric Krawczynski , Luca Latronico , Ioannis Liodakis , Simone Maldera , Alberto Manfreda , Frédéric Marin (1) , Andrea Marinucci , Alan P. Marscher , Herman L. Marshall , Francesco Massaro , Ikuyuki Mitsuishi , Tsunefumi Mizuno , Michela Negro , Chi-Yung Ng , Stephen L. O'Dell , Nicola Omodei , Chiara Oppedisano , Alessandro Papitto , George G. Pavlov , Abel L. Peirson , Matteo Perri , Melissa Pesce-Rollins , Pierre-Olivier Petrucci (2) , Maura Pilia , Andrea Possenti , Simonetta Puccetti , Brian D. Ramsey , Ajay Ratheesh , Oliver J. Roberts , Roger W. Romani , Carmelo Sgrò , Patrick Slane , Paolo Soffitta , Gloria Spandre , Douglas A. Swartz , Toru Tamagawa , Fabrizio Tavecchio , Roberto Taverna , Yuzuru Tawara , Allyn F. Tennant , Nicholas E. Thomas , Francesco Tombesi , Alessio Trois , Sergey S. Tsygankov , Roberto Turolla , Jacco Vink , Kinwah Wu , Fei Xie , Silvia Zane
Anna Bobrikova
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Sofia V. Forsblom
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Alessandro Di Marco
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Fabio La Monaca
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Juri Poutanen
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Kinwah Wu
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Fei Xie
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Résumé

Weakly magnetized neutron stars in X-ray binaries show a complex phenomenology with several spectral components that can be associated with the accretion disk, the boundary, and/or a spreading layer, a corona, and a wind. Spectroscopic information alone, however, is not enough to distinguish these components. The analysis of the timing data revealed that most of the variability, and in particular, kilohertz quasi-period oscillations, are associated with the high-energy component that corresponds to the boundary and/or spreading layer. Additional information about the nature of the spectral components, and in particular, about the geometry of the emission region, can be provided by X-ray polarimetry. One of the objects of the class, a bright, persistent, and rather peculiar galactic Type I X-ray burster GX 13+1, was observed with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) and the XMM-Newton. Using the XMM-Newton data, we obtained the best-fit values for the continuum spectral parameters and detected strong absorption lines associated with the accretion disk wind. IXPE data showed the source to be significantly polarized in the 2-8 keV energy band, with an overall polarization degree (PD) of 1.4%±0.3% at a polarization angle (PA) of −2° ±6° (errors at the 68% confidence level). During the two-day long observation, we detected rotation of the PA by about 70° with the corresponding changes in the PD from 2% to nondetectable and then up to 5%. These variations in polarization properties are not accompanied by visible spectral state changes of the source. The energy-resolved polarimetric analysis showed a significant change in polarization, from being strongly dependent on energy at the beginning of the observation to being almost constant with energy in the later parts of the observation. As a possible interpretation, we suggest a constant polarization component, strong wind scattering, or a different polarization of the two main spectral components with an individually peculiar behavior. The rotation of the PA suggests a misalignment of the neutron star spin from the orbital axis.
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Anna Bobrikova, Sofia V. Forsblom, Alessandro Di Marco, Fabio La Monaca, Juri Poutanen, et al.. Discovery of a strong rotation of the X-ray polarization angle in the galactic burster GX 13+1. Astronomy and Astrophysics - A&A, 2024, 688, ⟨10.1051/0004-6361/202449318⟩. ⟨insu-04674592⟩
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